浙江大学 工科基础课程 数字电子技术 基础 集成电子技术基础教程 电子器件基础 二极管 三极管.pptVIP

第一篇第一章 二极管及其电路分析 第一篇 电子器件基础 PN结的机理与特性 2. 杂质半导体 3. 半导体中载流子的运动 二、 PN结的形成 三、PN结的单向导电性 二极管分类 二、二极管的特性与参数 3. 二极管的主要参数 一、三极管共射极放大电路的图解分析(略) 当输入方波信号时，三极管交替工作在截止区和饱和区，类似于一个可控开关。 vI=0:三极管截止, iC=0, vO=20V vI=3V:三极管饱和 用作可控开关（或反相器） 二、三极管的放大与开关应用举例 1.2.5 场效应管 场效应管用FET表示（Field Effect Transistor）。具有输入电阻高、热稳定性好、工艺简单、易于集成等优点。 绝缘栅型IGFET(或MOS) （Insulted Gate Type） 增强型MOS （Enhancement） 耗尽型MOS （Depletion） 结型JFET （Junction Type） 本质上是耗尽型，分为N沟道和P沟道。 场效应管分类： Metal-Oxide-Semiconductor N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 一、绝缘栅场效应管（IGFET） NMOS增强型 在P型衬底上加2个N+区，P型表面加SiO2绝缘层，在N +区加铝金属电极。 MOS管的栅极与其它电极被SiO2绝缘层隔开了，所以称为绝缘栅，栅极输入电阻近似为?， iG≈0 。 s：Source 源极 d：Drain 漏极 g：Gate 栅极 B：Base 衬底 衬底引线箭头由P指向N iG Metal-Oxide-Semiconductor 增强型MOS管工作原理 (以NMOS为例） vGS=0, vDS较小：s、d之间没有导电沟道(漏源间只是两个“背向”串联的PN结)， 所以d-s间呈现高阻，iD≈ 0。 当vGS＞0，表面形成耗尽层当vGS增强到足够大：耗尽层下移，栅极与衬底之间产生一个垂直电场(方向为由栅极指向衬底)，它使漏-源之间的P型硅表面感应出电子层(反型层)使两个N+区连通，形成N型导电沟道。绝缘层与耗尽层之间形成一个N型薄区（反型层）。 s d B 正常工作时，B和s通常接在一起 耗尽层 反型层 当vGS＝0时没有导电沟道，而当vGS 增强到＞VT时才形成沟道，所以称为增强型MOS管。并且vGS越大，导电沟道越厚，等效电阻越小，iD越大。 开始形成导电沟道所需的最小电压称为开启电压VGS(th)(习惯上常表示为VT)。 反型层 vGS＞VT时，vGS对iD的控制作用 ? vGS将在栅极与衬底之间产生一个垂直电场(方向为由栅极指向衬底)，它使漏-源之间的P型硅表面感应出电子层(反型层)使两个N+区连通，形成N型导电沟道。d、s间呈低阻，所以在vDS的作用下产生一定的漏极电流iD。 限幅电路 |vi| ＜0.7V，D1、D2截止，vo= vi vi ＞ 0.7V，D1导通，vo= 0.7V 上限幅 vi＜ -0.7V，D2导通，vo= -0.7V 下限幅 【例】 图1.1.6(a)为硅二极管半波整流电路，试估算： （1）当 V， 时， （2）当 V， 时， （3）当 为220V交流电源： V时，若 ，画出负载电流 和二极管两端电压的波形。 （1）对图 (a)电路的图解分析如图（b）所示。 (b) (a) 二极管伏安特性： 外电路方程： 把 代入，得负载线和特性曲线的交点Q1（VQ1，IQ1） （2） 代入，得工作点Q2（VQ2，IQ2） VQ2 （2）若利用图（c）所示的等效电路求解，则 比较二种分析方法的计算结果后不难看出，由于工作点Q2较高(已进入二极管正向特性的恒压区)，所以误差较小。当二极管的工作电流较大时，采用等效电路法不但方便，而且准确；而图解法则可以弥补等效电路法的不足。 (a) VQ2 (b) (c) （3）如果改用正弦交流电源： 二极管正向导通 二极管反向截止 低压稳压电路 VO ＝ 2VD ? 1.4V 当由于某种原因（如电网波动、负载变化）引起VI变化时，VO也将变化。分析VO的变化情况需要用微变等效电路。 微变等效电路 【例】 在低压稳压电路中，设VI＝12V，R＝5.1k?。若VI变化（?10%），问输出电压VO变化多少？ 解： 应先求rd： 应先求IDQ 在分析小信号性能时，应先求电路的静态工作点，然后计算小信号模型参数，最后求得电路的小信号性能指标。 在低压稳压电路中，设VI＝12V，R＝5.1k?。若VI变化（?10%），问输出电压VO变化多少？ 解： VO＝